Varför är Ca 2+ -kanalbockerare selektiva? Effekt på hjärtat men inte på muskelceller



Relevanta dokument
Muscle Tissue. Skeletal Muscle Cardiac Muscle

Anatomi-Fysiologi. Fundamentals of Anatomy and Physiology (8. uppl.), kap. 10 (s ) Dick Delbro. Vt-10

Musklernas uppbyggnad

MUSKELFYSIOLOGI detta bör ni behärska

Fall 8: Plötslig svaghet i höger arm och ben

Muskelns Fysiologi. Skelettmuskeln

Introduktion till kardiovaskulär

CYTOSKELETT OCH CELLRÖRELSE

Hjärtats elektrofysiologi och EKG

Cirkulation. Disposition

Den virtuella katten. Karlstads universitet Receptarieprogrammet Farmakologi 15 hp. Namn på student

Skelettmusklernas uppbyggnad och funktion. Niklas Dahrén

Neuronens Fysiologi 3. Jonkanaler Ligand aktiverade

1. Introduktion. Biopotentialers ursprung

Omtentamen NRSP T1 HT13 (totalt 78,5 p)

Ladokkod: Tentamen ges för: Gsjuk15v. Namn: (Ifylles av student) Personnummer: (Ifylles av student) Tentamensdatum: Tid:


Omtentamen: Medicin A, Fysiologi med anatomi och immunologi 15hp. Kurskod: MC1032. Kursansvarig: Gabriella Eliason.

Rörelseapparaten. Rörelseapparaten är den del av kroppen som gör att vi kan röra på oss.

Stamceller För att få mer kött på benen

Namn:... Använd baksidan av respektive papper om skrivutrymmet inte räcker till. 1. Ange fyra (inte fler) funktioner för nervsystemet.

muskeltrötthet. som återfinns i referenslistan i slutet av artikeln Aktiverad muskelkontraktion Mxiskelns kraftutveckling är slutprodukten

2. Skriv tydligt och läsvänligt. Oläslig handstil medför att poängbedömning ej sker.

Kapitel 1! SKELETT OCH! LEDER!

KALCIUMANTAGONISTER Stor vävnadsselektivitet grunden för den terapeutiska användningen

Laborationsrapport Glattmuskulatur. BASGRUPP 8 Caroline Johansson Jenny Sjösten Matilda Lithander Stina Lindberg

Medicin A, Medicinsk temakurs 1, 30 högskolepoäng Tema Neuro/Rörelse + Sinne/Psyke Skriftlig tentamen 29 november 2011

Problemet är diastole!

EKG och förmaksflimmer Basgrupp 6, Termin 3 HT-09

AVSNITT 4. Muskelfysiologi

CNS + Muskler del 1 detta bör ni behärska

Tentamen. Kurskod: MC1004. Medicin A, Molekylär cellbiologi. Kursansvarig: Christina Karlsson. Datum Skrivtid 4h

LABORATION 2 MIKROSKOPET

MÄNNISKANS FYSIOLOGI ht 2015 REST SLUTTENTAMEN del 2, 14 januari 2016

Cellen. Cellen. Celler. Cellen utgör den minsta strukturella och funktionella enheten i all levande materia. Vår kropp består av ca 70% vatten

Biologiska membran Kap 10 fig10-1, 15, 18, 19 & med tillhörande beskrivningar. Övrigt är repetition.

MÄNNISKANS FYSIOLOGI ht 2016 SLUTTENTAMEN del 1, 2 december 2016

Betablockerare som förebyggande behandling av symtom vid ärftligt långt QT syndrom

Svarsmall instuderingsfrågor Nervcellen t.o.m. Respiration

Rörelseapparaten. Rörelseapparaten är den del av kroppen som gör att vi kan röra på oss.

3. Körvägsalternativ. 3.1 Identifierade körvägar

Cellens organisation och rörelse I: Mikrofilament, kap 17.

EKG introduktion -Vänster skänkelblock

Arbetsfysiologi, Det kliniska arbetsprovet

Tentamen. Medicin, avancerad nivå, Farmakologi och sjukdomslära, del 1. Kurskod: MC2014. Prov: Allmän farmakologi. Kursansvarig: Maria Fernström

Hjärtreceptorer (sensorer i förmak och ventriklar)

Ordinarie skriftlig examination Tema RC T1 HT 2013

Cellen och vävnader. Innehåll. Kursmål SJSE11 Människan: biologi och hälsa

Kapitel Var är vi i kursen???

Farmakokinetik och Farmakodynamik: traditionella, nya och framtida läkemedel. Magnus Grenegård Professor i Fysiologi Docent i Farmakologi

Hjärtstimulerande medel. Antiarytmika. Kap 21

Glattmuskel laboration

Ht 12 Mälarhöjdens skola Joakim Gräns. Den fantastiska kroppen Arbetshäfte 1: KONDITION

Muskler och senor bildar tillsammans med skelett, leder och fogar det som brukar kallas för rörelseapparaten.

Motorproteiner. Motorproteiners molekylära struktur - Familjen P-loop-NTPas

2. Skriv tydligt och läsvänligt. Oläslig handstil medför att poängbedömning ej sker.

Laboration: EKG. Syfte. Materiel. Förberedelser. Syftet med försöket är att studera ett EKG och förklara dess utseende. Bestäm personens puls.

Farmakologiföreberedande kardiovaskulär fysiologi

1. Redogör för uppbyggnad och funktion hos överhuden (epidermis). Rita figur!

Myologi (läran om muskler) 3 typer av muskler:

Medicin A, Medicinsk temakurs 1, 30 högskolepoäng, Tema Respiration-Cirkulation Skriftlig tentamen 24 oktober 2011

Ledningsskyddssystem för stamnätet

9. Beräkna volymen av det område som begränsas av planet z = 1 och paraboloiden z = 5 x 2 y 2.

Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in.

Lymfsystemet. Lymfsystemets viktigaste uppgifter är att

Optiska ytor Vad händer med ljusstrålarna när de träffar en gränsyta mellan två olika material?

Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in.

Helsingfors universitet Urvalsprovet Agrikultur-forstvetenskapliga fakulteten

Laborationsrapport glattmuskel basgrupp 7

HYPERTONI OCH HYPERTONIBEHANDLING CN 2014

Ischemi/reperfusion T3

Blod och blodomloppet

Splitsning av flätade linor gjorda av polyester eller nylon.

Cellen och vävnader. Innehåll. Kursmål SJSF11 Människan: biologi och hälsa

Den virtuella katten -ett simulerat experiment på en nedsövd katt

Farmakologiföreberedande kardiovaskulär fysiologi

Malign hypertermi. Klinik och genetik. Tobias Kongstad Klinisk genetik Decennieskiftet 09/10

Immun- och inflammationsfarmakologi Tandläkarprogrammet HT Ernst Brodin, Institutionen för Fysiologi och Farmakologi, Karolinska Institutet

Innehåll. Cellfysiologi och mikrobiologi. Humana cellers storlekar. Cellmembranets uppbyggnad Ambulans- och akutsjukvård

Biovetenskapliga Läkemedelsprogrammet/Apotekarprogrammet Block 3: Integrativ Biomedicin med Läkemedelsinriktning TENTAMENSSKRIVNING

3. Skiss i skala 1:1000. Visar gång- och cykelbron från sidan. 1. Skiss i skala 1:500. Visar miljön på kajen från sidan.

Losec MUPS Losec MUPS

Energiomsättning. ATP utgör den omedelbara energikällan ATP+H 2 0 ADP+Pi+energi ATP. Energi Muskelarbete Jontransport Uppbyggnad

Medicin, avancerad nivå, Farmakologi och sjukdomslära, del % av totala poängen

THALASSOS C o m p u t a t i o n s. Ny hamn i Trelleborg. Modellberäkning av vattenomsättningen öster och väster om hamnen.

Sammanfattning skelettet och muskler

Förtjockning i varje enskild fiber genom myofibrillökning

Hjärta och blodomlopp

Tentamen NME T2 (datum: 22/ ) maxpoäng (84p)

Kvantfysik - introduktion

Skriv ut korten. Laminera dem gärna. Då håller de längre och kan användas om igen. Klipp ut dem och lägg de röda respektive de gröna i var sin ask.

Aerodynamik - översikt

MÄNNISKANS FYSIOLOGI HT 2015 DELTENTAMEN III, 24 november 2015

Integrerande MEQ fråga DX1. Totalt 18 poäng. Anvisning:

Bipacksedel: Information till användaren Atenolol Accord 25 mg tabletter Atenolol Accord 50 mg tabletter Atenolol Accord 100 mg tabletter Atenolol

En ideal op-förstärkare har oändlig inimedans, noll utimpedans och oändlig förstärkning.

Varför ska man styrketräna? Styrka Snabbhet Uthållighet Skadeförebyggande Rehabilitering Välbefinnande Socialt lära känna nytt folk

BAKTERIERNA, VÅRA VÄNNER

Transkript:

Av: Rikard Björkman Rickard Frithiof Magnus Lundin Roosi Verendel Nyberg Fysiologi B, Karolinska Institutet 2003-03-26 Varför är Ca 2+ -kanalbockerare selektiva? Effekt på hjärtat men inte på muskelceller Begrepp L- typ Ca 2+ kanal är samma sak som DHP-receptor. L står för long lasting. T-typ Ca 2+ kanal; T står för transient. RYA-receptor är kalciumkanalen på SR. SA-noden = sinusknutan. EC = Excitation-contracion ; hur överföringen av AP till muskelkontraktion går till. I korthet (eller så funkar det ) Om man blockerar L- typ Ca 2+ kanaler får man en effekt på hjärtat men inte på skelettmuskulatur. Samma typ av kalciumkanaler finns i båda muskeltyperna. Det är tätare med L- typ Ca2 + kanaler i hjärtat men det är inte det selektiviteten beror på. I en skelettmuskel startas kontraktionen genom att en aktionspotential (AP) på muskelcellens yta, mha T-tubuli, direkt påverkar kalciumkanaler på det sarkoplasmatiska retiklet (SR). DHP-receptorn på T-tubuli är mekaniskt kopplad till RYA-receptorn på SR. Även om DHP-receptorn är blockerad så att inga kalciumjoner kan passera kommer den ändå att påverka RYA-receptorn så att den släpper ut kalciumjoner från SR. I hjärtmuskelcellen induceras däremot en kontraktion av kalciuminducerad kalciumfrisättning (CICR). En AP kommer till myocyten och påverkar kalciumkanaler på cellmembranet. Detta kalcuim påverkar i sin tur SR som genom sina kalciumkanaler frisätter kalcium. Här existerar ingen mekanisk koppling med RYA-receptorn varför en kalciumblockering av DHP-receptorn förhindrar kalciumfrisättning. 1

Farmakologi Kalciumantagonister används vid behandling av flera kardiovaskulära sjukdomar. De minskar kalciumflödet i cellen genom att hämma en speciell subtyp av spänningskänsliga kalciumkanaler. Exempel på sjukdomar är arytmier, hypertoni, och angina pectoris. De läkemedel som används består av tre huvudgrupper. Indelningen sker med utgångspunkt från deras kemiska struktur. Fenylalkylaminer (ex. Verapamil), bensotiazepiner (ex. diltiazem) och dihydropyridiner (ex. nifedipin) är alla kalciumantgonister. De uppvisar olika selektivitet för vaskulär glattmuskulatur och retledningsystemet i hjärtat. Den unika vävnadsselektionen bidrar till den gemensamma nämnaren för deras terapeutiska effekter. Verapamil, som räknas som hjärtselektiv, verkar genom att selektivt blockera Ca 2+ - kanaler av L- typ i nodal vävnad och i myocardiet. Detta får effekter som bl.a. förkortad AP, minskad fortledningshastighet och minskad kontraktilitet. I SA-noden finns i normala fall hjärtats taktpinne. SA-noden innehåller Ca 2+ - kanaler av både T- typ och L- typ. Dessa är i huvudsak ansvariga för AP:ns depolarisering. Farmakans effekt blir att varje AP tar längre tid, kronotropin minskar. Denna påverkan finns även i AV- noden vilket kan ses som en AV- block, fortledningshastigheten minskar. Myocardceller har till skillnad från nodala vävnader snabba Na + - kanaler, vilka står för den kraftiga depolariseringen. I myocardiet finns ffa Ca 2+ av L- typ, dessa har enligt dess benämning lång duration. Dessa kanaler ger AP:n dess karaktäristiska platåfas, hämmar man L- typen kommer således AP:ns duration förkortas. Kontraktiliteten minskar även i myocardiet. Om man jämför kronotropa och inotropa effekter av nifedipin, verapamil och diltiazem vid försök som gjorts på hundar ser man ökad hjärtfrekvens av nifedipin, mindre med verapamil, och nästan ingen alls med diltiazem. Detta under förutsättning att doserna gav samma grad av blodtryckssänkning. Verapamil hade en negativ inotrop effekt, nifedipin en positiv, och diltiazem gav oförändrad effekt. Verapamil och diltiazem har vid andra djurförsök orsakat tredje gradens AV-blockad. Man har då antagit att bradykardin i viss mån är resultat av effekter på centrala nervsystemet. Både verapamil och diltiazem är lipofila och kan däför utan svårigheter passera blod-hjärnbarriären. Hos människa vet man att hjärtfrekvensen ökas av nifedipin, men minskas av diltiazem. Verapamil ger oftast inga förändringar vad gäller detta. Verapamil och diltiazem har mer uttalade effekter på AV- noden än nifedipin. Effekten av verapamil på hjärtfrekvensen uppträder tidigare än effekten på kontraktiliteten. En negativ inotrop effekt av nifedipin och verapamil kan ses när medlen injiceras direkt i koronarcirkulationen. Om de ges intravenöst framkallar nifedipin en ökning eller ingen förändring i kontraktiliteten, medan verapamil och diltiazem ger en minskning eller ingen ändring av densamma. 2

Kanalens struktur L-kanalen består av 5 subenheter. Den subenhet där Ca 2+ - antagonisterna utövar sin effekt kallas för α 1 - subenhet. Denna subenhet är uppbyggd av fyra domäner som i sin tur är uppbyggda av 6 segment (se bild). Verapamil verkar genom att ta sig in genom kanalen och sedan med hög affinitet binda till segment 5 och 6 vilka vetter ut mot kanalen. Bensotiazepiner och dihydropyridiner verkar genom att binda till de yttre delarna av kanalproteinet, se figur 1. Figur 1. Utseendet för en kalciumkanal och hur farmaka kan binda till proteinet. Nodal vävnad I hjärtat kan man identifiera vanliga hjärtmuskelceller och specialiserade muskelceller. De specialiserade är pacemakercellerna och retledningsystemet. Pacemakercellerna saknar de snabba natriumkanalerna utan får förlita sig på de långsammare kalciumkanalerna. 3

Figur 2. Ett vaguspåslag verkar på flera sätt. Den nedersta visar verkan av att minska genomsläppligheten för kalciumkanaler. I enkelhet kan amn säga att den flacka uppåtgående delen av kurvan beror på I f och den branta uppåtgående uppkommer när Ca 2+ kanalena öppnar. När tröskelvärdet för membranpotentialen nås öppnar kalciumkanalerna (spänningskänsliga) och man får en AP, se figur 2. Vid en ökad aktivitet i vagus, frisätts som bekant acetylcholin (ACh). I SA-noden kommer följande hända. A)ACh minskar genomsläppligheten av katjoner genom funny channel (I f ) vilket medför långsammare depolarisation och därmed längre tid tills tröskeln nås. B)ACh ökar genomsläppligheten i kaliumkanalerna (I k ) vilket ger en hyperpolarisering och därmed längre tid till tröskeln. C)ACh minskar genomsläppligheten för kalcium (I CA ) vilket förskjuter tröskeln så att den blir mindre negativ och då tar det längre tid innan tröskeln nås. Vid adrenerg påverkan sker i princip det motsatta. 4

Hjärtmuskelceller vs skelettmuskelceller Både hjärtmuskelceller och skelettmuskelceller är tvärstrimmiga, vilket innebär att deras muskelfibriller är ordnade i sarkomerer på samma sätt. Hjärtmuskelceller Utgör ca 0,5% av kroppsvikten. De enskilda hjärtmuskelcellerna har en diameter på ca 10ųm och en längd på ca 100ųm. Hjärtmuskelcellerna är mekaniskt hopfogade till ett syncytium (= nätverk). Hjärtmuskelceller arbetar vid korta sarkomerlängder. Aktionspotentialer uppkommer spontant i vissa specialiserade celler, sk pacemakerceller. Intracellulärt: - cellen har 1-2 kärnor. - SR är inte särskilt utvecklat (jämfört med skelettmuskel). - innehåller rikligt med mitokondrier (ca 30-40%). Energiförsörjning Metaboliserar fettsyror och laktat. Den metabola profilen skiljer sig åt i olika delar av hjärtat. Aktivering Vilomembranpotentialen är ca 80mV. Aktivering sker via en aktionspotential genom T- tubuli som påverkar DHP-receptorer vilket ger Ca 2+ influx i utrymmet mellan T-tubuli och SR. Ca 2+ aktiverar RYA, vilket leder till Ca 2+ frisättning ut ur SR => Ca 2+ inducerad Ca 2+ frisättning. Aktivering av korsbryggecykeln sker på samma sätt som i skelettmuskel (se nedan). Det är viktigt att notera att DHP-receptorerna i hjärtmuskel inte är mekaniskt kopplade till RYA-receptorerna. Minskad kalciumkoncentration i muskelcellen kommer att minska kontraktiliteten genom att färre kalciumjoner binds till Troponin C (TnC). Det blir då färre bindningsställen för aktin och myosin. Korsbryggorna hjälps normalt åt både parallellt och seriellt för att åstadkomma kraft och kontraktionshastighet. Skelettmuskelceller (fibrer) Utgör ca 40-45% av kroppsvikten. Skelettmuskelcellen har en diameter på ca 40-80ųm och längden varierar från mm till dm. Skelettmuskelceller består av fiberbuntar (=fasciklar) (10-20 celler i varje bunt). Varje muskelcell består i sin tur av ett antal (ca 1000st/cell) kontraktila trådar -myofibrillersom är uppbyggda av sarkomerer. Sarkomererna består av tunna aktinfilament och tjocka myosinfilament. Det sarkotubulära systemet består av T-bubuli (2st/sarkomer) och SR. Varje myofibrill är omgiven av SR. SR innehåller en mycket hög Ca 2+ koncentration och i vila är Ca 2+ koncentrationen 10 000 ggr högre i SR än i cytoplasman. Intracellulärt: - cellen har ca 10st kärnor. - SR är mycket välutvecklat. - Innehåller ca 3-15% mitokondrier. 5

Energiförsörjning Glykolys och oxidativ fosforylering. Aktivering Vilomembranpotential ca 80 till 90mV. Tröskelvärde för depolarisation: ca 50mV. Aktionspotentialer i T-tubuli påverkar DHP-receptorer som är spänningskännare och som via en mekanisk koppling påverkar RYA-receptorer. Från SR kommer Ca 2+ att strömma ut i sarkoplasman. Ca 2+ binds till troponin vilket gör att troponin ändrar form och drar med sig tropomyosin, vilket leder till att myosin kan binda till aktin. Relaxation sker genom att Ca 2+ pumpas tillbaka in i SR. I vila täcker tropomyosin myosins bindningsställen på aktin. Sammanfattning Hjärt- och skelettmuskel uppvisar samma myofibrilluppbyggnad vilket gör att de båda kallas för tvärstrimmig muskulatur. En påtaglig skillnad gör sig dock gällande rörande aktiveringen av Ca 2+ kanaler. I skelettmuskel finns en mekanisk koppling mellan DHPoch RYA-receptorerna, vilket gör att en aktivering av en aktionpotential alltid kommer att påverka DHP, vilken påverkar RYA, och ger en massiv Ca 2+ frisättning. I hjärtmuskel induceras Ca 2+ frisättning också av aktivering av DHP (= L-typ Ca 2+ -kanal), men, till skillnad från skelettmuskulatur, saknas mekanisk koppling mellan DHP-receptorer och RYA-receptorer. Detta leder till att selektiva Ca 2+ antagonister inhiberar Ca 2+ frisättning eftersom de verkar selektivt på DHP-receptorer och då hämmas kontraktionskraften. L-typ Ca 2+ kanaler består av 5 subenheter och olika farmaka binder till olika delar av kanalen. Verapamil är ett exempel på en hjärtselektiv kalciumantagonist. Det binder till DHP-receptorer i nodal vävnad samt i myocardet, vilket ger effekter som sänkt fortledningshastighet och minskad kontraktilitet. Litteratur Förslag på litteratur för fördjupning. Boron W F, Boulpaep E L. Medical Physiology, Saunders 2003. Rhoades R, Phlanzer R. Human Physiology, Thomson 2003. Läkartidningen nr 36, 1997. 6